By סנדרה הלסל פורסם ב-16 בספטמבר 2022
תקציר חדשות קוונטים היום נפתח בהכרזה של D-wave על מחקר אבן דרך המפרט את ההדגמה הראשונה בקנה מידה גדול של חישול קוונטי קוהרנטי ואחריו מאמר "יישומים הנדסיים הדרושים לרתום טכנולוגיות קוונטיות פותחות הזדמנויות טכנולוגיות". שלישית היא מבט על האופן שבו מדינת MA מממנת ובונה את התשתית להעברת טכנולוגיה קוונטית מתיאוריה לעסקים. ועוד.
*****
D-Wave מדגים חישול קוונטי קוהרנטי בקנה מידה גדול
D-Wave Quantum Inc. (סימול: QBTS) פרסמה מחקר אבן דרך שעבר ביקורת עמיתים על ההדגמה הראשונה בקנה מידה גדול של חישול קוונטי קוהרנטי. Quantum Briefs News מסכמת א מכריזי חדשותלא על המחקר למטה.
המחקר מציג, לראשונה, דינמיקה של מעבר פאזה קוונטי במעבד חישול קוונטי בקנה מידה גדול באמצעות עד 2000 קיוביטים במעבד D-Wave. הדגמה זו חורגת מקנה המידה של כל מעבר פאזה קוונטי שניתן לתכנות קודם, ופותחת את הדלת להדמיות של שלבים אקזוטיים של חומר (מצבים חריגים של חומר, מחוץ לנוזל, מוצק או גז, המרכיבים את היקום) שאחרת היו בלתי ניתנים לפתרון.
המאמר - שיתוף פעולה בין מדענים מ-D-Wave, אוניברסיטת דרום קליפורניה, המכון הטכנולוגי של טוקיו והאוניברסיטה הרפואית של סאיטאמה - שכותרתו "חישול קוונטי קוהרנטי בשרשרת Ising ניתנת לתכנות של 2000 קיוביטים", פורסם בכתב- יומן סקירה פיזיקת טבע היום וזמין כאן. המחקר מראה כי המעבד הקוונטי הניתן לתכנות מלא D-Wave יכול לשמש כסימולטור מדויק של דינמיקה קוונטית קוהרנטית בקנה מידה גדול. זה הודגם תוך הצגת דפוסי ה"קינקים" המפרידים בין ספינים מתואמים בהסכמה כמעט מושלמת עם פתרונות אנליטיים מדויקים של משוואת שרדינגר המפורסמת למערכת קוונטית אידיאלית, מבודדת לחלוטין מרעש חיצוני. הצפיפות והמרווח של הקינקים תלויים, בין היתר, במהירות וב"קוונטיות" של הניסוי. הוכח כי מדידות של פרמטרים של קיוביטים בודדים מנבאים במדויק את התנהגותן של מערכות מ-8 עד 2000 קיוביטים, תוך הדגמה של רמות גבוהות של שליטה בסימולציות קוונטיות בכל קנה המידה.
המשמעות של הישג זה חורגת מההיבט המדעי הבסיסי של הבנת מעברי פאזה קוונטיים בחומר חד-ממדי. על ידי ביסוס הבסיס הטכני להדמיות קוונטיות בקנה מידה גדול, הוא סלל את הדרך להבנה מדעית של תכונותיהם של מגוון רחב יותר של חומרים קוונטיים.
יתר על כן, ההישגים המדעיים המוצגים ב- Nature Physics עומדים בבסיס המחויבות המתמשכת של D-Wave לחדשנות מדעית בלתי פוסקת ואספקת מוצרים.
*****
יישומים הנדסיים הדרושים לרתום טכנולוגיות קוונטיות פותחות הזדמנויות טכנולוגיות
המעבר של תחום מכניקת הקוונטים ליישומים הנדסיים פותח מספר רב של הזדמנויות טכנולוגיות קוונטיות משבשות. Quantum News Briefs מסכם מאמר אחרון מאת in הנדסת מוליכים למחצה מאת Kay-Uwe Giering ואנדי Heinig שמסבירים את ההזדמנויות.
למיקרואלקטרוניקה תפקיד מכריע בריתום טכנולוגיות קוונטיות כטכנולוגיות מפתח עתידיות. מצד אחד, תהליכי מוליכים למחצה הם חלק חשוב ביצירת מערכות טכנולוגיות קוונטיות. עם זאת, מעל לכל, יש צורך בשבבים אלקטרוניים בעלי ביצועים גבוהים כדי לשלוט בהגדרות הקוונטיות ולעבד את נתוני המדידה הנרחבים המתקבלים. מיקרואלקטרוניקה מספקת אפוא את הממשק ממערכות קוונטיות לעולם החיצון. בנוסף לדרישות הביצועים, יישומים מסוימים דורשים את קירור המערכות לטמפרטורות נמוכות במיוחד. זה מביא לדרישות נוספות למבנה המכאני ולתכנון החשמלי של המעגלים.
בהשוואה ליישומים אחרים, הכמויות לא יהיו גדולות במיוחד גם אם יישומים קוונטיים יגיעו לנקודת פריצת דרך מסחרית. מצד שני, יישומים קוונטיים רבים דורשים לעתים קרובות מעגלים מותאמים במיוחד, למשל, מבחינת רמות המתח שהם צריכים לעבד או לספק. יתר על כן, דרישות עיבוד הנתונים הן לפעמים גבוהות ביותר, כך שרק תפיסות המעגלים והמעגלים המודרניים ביותר יכולים לעמוד בהן. לעתים קרובות, האלקטרוניקה חייבת להיות מתאימה גם לחלל ההתקנה הקטן ביותר האפשרי, בין אם בשל דרישות האפליקציה ובין אם בגלל שהיא ממוקמת בתחום קריוסטטי. לכן, תפיסות עיצוב חדשניות כגון צ'יפלטים צפויות לעמוד בדרישות אלה.
*****
מסצ'וסטס לוקחת את הטכנולוגיה הקוונטית מתיאוריה לעסקים
מסצ'וסטס בונה בסיס לכלכלת טכנולוגיה קוונטית. Quantum News Briefs חולק כמה מפרויקטי הטכנולוגיה הקוונטית הממומנים במדינה.
מענק של 3.5 מיליון דולר מהדיור והפיתוח הכלכלי של מסצ'וסטס יסייע באוניברסיטת Northeastern להקים את המעבדות לקידום קוואנטים חוויתי (EQUAL) בקמפוס החדשנות שלה בברלינגטון. המענק, חלק מתכנית ההתאמה למחקר ופיתוח שיתופי ומנוהל על ידי מכון החדשנות בשיתוף הפעולה הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MassTech), יתמוך בפרויקט של כמעט 10 מיליון דולר.
המימון יחזק את השותפויות של EQUAL עם המדינה, תשעה מוסדות אקדמיים ו-23 שותפים בתעשייה תוך כדי שהם פועלים לייעל את צינור המחקר למסחור עבור טכנולוגיות קוונטיות.
במעבדת Building V של EQUAL, סטודנטים וחוקרים יוכלו ליישם מיד טכנולוגיות קוונטיות חדשות ברמה המסחרית.
באפריל, חבר העמים הודיע על מימון לשיתוף פעולה קוונטי קטן יותר בין מרכזי המחקר באוניברסיטת מסצ'וסטס בבוסטון, אוניברסיטת מערב ניו אינגלנד ושלושה עסקים קטנים ממסצ'וסטס. המאמץ נועד להגביר את הפיתוח והמסחור של חומרת מחשוב קוונטי ולתמוך בפיתוח כוח אדם לתעשיית המידע הקוונטי.
*****
פריצת דרך של סוללה קוונטית סוללת דרך לקראת טעינה של 90 שניות של הרכב
סוללות קוונטיות משתמשות באותן תכונות מוזרות של מכניקת הקוונטים שמאפשרות את הדור הבא של מחשבי קוונטים, אם כי במקום להגדיל באופן ניכר את כוח העיבוד של מחשבים הן יכולות לאפשר טעינה מיידית של רכב תוך 90 שניות בלבד, לפי מאמר שפורסם לאחרונה על ידי אנתוני קתברטסון ב"אינדיפנדנט". תקציר חדשות קוונטים מסכם להלן.
צוות המורכב ממדענים מהמכון למדע בסיסי בקוריאה ומאוניברסיטת אינסובריה באיטליה עשה את פריצת הדרך לקראת מימוש הטכנולוגיה הזו על ידי שימוש במערכת מכנית קוונטית המכונה מיקרומאסר.
הוא משתמש בשדה אלקטרומגנטי כדי לאחסן אנרגיה טעונה דרך זרם של קיוביטים, ובו זמנית מגן מפני הסיכון של טעינת יתר. הוא משתמש בשדה אלקטרומגנטי כדי לאחסן אנרגיה טעונה דרך זרם של קיוביטים, ובו זמנית מגן מפני הסיכון של טעינת יתר. החוקרים תיארו מיקרומאסר כ"דגם מצוין של סוללה קוונטית", והוכיחו בהצלחה שתהליך הטעינה מהיר יותר מטעינה קלאסית.
החוקרים הדרום קוריאנים כבר חישבו שטכנולוגיית הסוללה הקוונטית יכולה להפחית את זמני הטעינה הביתיים של מכוניות חשמליות מ-10 שעות לשלוש דקות בלבד, בעוד שתחנות מגדשי-על יכולות להטעין את הרכב במלואו תוך 90 שניות בלבד. במחקר שפורסם מוקדם יותר השנה, המדענים ציינו כיצד זמן הטעינה של סוללה קוונטית פוחת למעשה ככל שגודל הסוללה גדל. הסיבה לכך היא תופעה המכונה מהירות קוונטית, המתייחסת לאופן שבו המולקולות מסתבכות יותר ככל שהסוללה גדלה.
*****
סנדרה ק. הלסל, Ph.D. חוקרת ומדווחת על טכנולוגיות חזיתיות מאז 1990. יש לה Ph.D. מאוניברסיטת אריזונה.
